टीओएफ कैमरा क्या है? और यह कैसे काम करता है?

टीओएफ 3डीCअमेरिका

टीओएफ 3डी कैमरा सबसे उन्नत त्रि-आयामी इमेजिंग तकनीक से निर्मित है। टीओएफ (टाइम ऑफ फ्लाइट) डेप्थ कैमरा दूरी का पता लगाने और 3डी इमेजिंग तकनीक के क्षेत्र में नई पीढ़ी का उत्पाद है। यह लक्ष्य पर लगातार प्रकाश तरंगें भेजता है, फिर सेंसर का उपयोग करके वस्तु से वापस आने वाले प्रकाश को ग्रहण करता है और प्रकाश तरंग के आने-जाने के समय का पता लगाकर लक्ष्य वस्तु की दूरी निर्धारित करता है।

TOF कैमरे आमतौर पर दूरी मापने के लिए टाइम-ऑफ-फ्लाइट विधि का उपयोग करते हैं, यानी अल्ट्रासोनिक तरंगों आदि का उपयोग करते समय, दूरी को मापना याद रखें, जिससे दूरी को बेहतर ढंग से समझा जा सके। यह दूरी माप प्रकाश किरणों के माध्यम से किया जा सकता है, इसलिए वास्तविक उपयोग में इसके लाभ स्पष्ट हैं। इस कैमरे का उपयोग करते समय, इमेजिंग द्वारा आकार को मापा जा सकता है, जो बहुत सुविधाजनक है। इस विधि में प्रकाश परावर्तन के माध्यम से, वापसी समय की गणना करके दूरी का पता लगाया जा सकता है, और सेंसर के माध्यम से अधिक सटीक जानकारी प्राप्त की जा सकती है। इस प्रकार के कैमरे का उपयोग करने का लाभ स्पष्ट है। न केवल पिक्सेल अधिक होते हैं, बल्कि इस सेंसर के जुड़ने से आकार मानचित्र पर डेटा अधिग्रहण अधिक यथार्थवादी हो जाता है, और किसी भी गतिशील पुर्जे की आवश्यकता नहीं होती है, और केवल माप द्वारा ही बेहतर परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में यह बहुत लाभदायक है, चाहे वह स्थिति निर्धारण हो या माप, इस प्रकार का कैमरा होने से आप वास्तविक संचालन में कई मशीनों और उपकरणों की आंख बन सकते हैं, और स्वचालित संचालन को सही मायने में पूरा कर सकते हैं।

टीओएफ कैमरे उपयोग के दौरान बाधाओं से स्वतः बच सकते हैं। इसकी संवेदन क्षमता के कारण स्वचालन को प्रभावी ढंग से लागू किया जा सकता है, और इस कैमरे के उपयोग के लाभ स्पष्ट हैं। यह न केवल समय पर मात्रा और जानकारी प्राप्त कर सकता है, बल्कि कार्गो हैंडलिंग में स्वचालन को और अधिक प्रभावी बनाता है, जिससे दक्षता में तेजी आती है और दूरी मापन और छवि प्रस्तुति में काफी लाभ प्राप्त होता है। इस कैमरे की मुख्य विशेषता बेहतर परिणाम प्रदान करती है, और पल्स ट्रिगरिंग के माध्यम से लक्ष्य की विस्तृत जानकारी प्राप्त की जा सकती है। यह न केवल ट्रैकिंग कर सकता है, बल्कि चित्र का त्रि-आयामी मॉडलिंग भी कर सकता है, जिसे अत्यंत सटीक कहा जा सकता है।

कैसेटीओएफकैमरे काम करते हैं

टीओएफ कैमरे सक्रिय प्रकाश पहचान का उपयोग करते हैं और आमतौर पर निम्नलिखित भागों को शामिल करते हैं:

1. विकिरण इकाई

विकिरण इकाई को प्रकाश उत्सर्जित करने से पहले प्रकाश स्रोत को पल्स मॉड्यूलेट करना पड़ता है, और मॉड्यूलेटेड प्रकाश पल्स की आवृत्ति 100MHz तक हो सकती है। परिणामस्वरूप, छवि कैप्चर के दौरान प्रकाश स्रोत को हजारों बार चालू और बंद किया जाता है। प्रत्येक प्रकाश पल्स कुछ नैनोसेकंड ही लंबी होती है। कैमरे का एक्सपोज़र समय पैरामीटर प्रति छवि पल्स की संख्या निर्धारित करता है।

सटीक माप प्राप्त करने के लिए, प्रकाश तरंगों को बिल्कुल समान अवधि, उदय समय और पतन समय के साथ सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए। क्योंकि एक नैनोसेकंड का छोटा सा विचलन भी दूरी माप में 15 सेंटीमीटर तक की त्रुटि उत्पन्न कर सकता है।

इतनी उच्च मॉड्यूलेशन आवृत्तियाँ और सटीकता केवल परिष्कृत एलईडी या लेजर डायोड के साथ ही प्राप्त की जा सकती हैं।

सामान्यतः, विकिरण प्रकाश स्रोत एक अवरक्त प्रकाश स्रोत होता है जो मानव आंख को दिखाई नहीं देता है।

2. ऑप्टिकल लेंस

इसका उपयोग परावर्तित प्रकाश को एकत्रित करके ऑप्टिकल सेंसर पर छवि बनाने के लिए किया जाता है। हालांकि, साधारण ऑप्टिकल लेंसों के विपरीत, इसमें एक बैंडपास फिल्टर लगाना आवश्यक होता है ताकि प्रकाश स्रोत के समान तरंगदैर्ध्य वाला प्रकाश ही प्रवेश कर सके। इसका उद्देश्य असंगत प्रकाश स्रोतों को दबाकर शोर को कम करना है, साथ ही बाहरी प्रकाश हस्तक्षेप के कारण फोटोसेंसिटिव सेंसर को अत्यधिक प्रकाश से बचाना है।

3. इमेजिंग सेंसर

टीओएफ कैमरे का मुख्य भाग। सेंसर की संरचना सामान्य इमेज सेंसर के समान है, लेकिन यह इमेज सेंसर से अधिक जटिल है। इसमें अलग-अलग समय पर परावर्तित प्रकाश को कैप्चर करने के लिए 2 या अधिक शटर होते हैं। इसलिए, टीओएफ चिप का पिक्सेल सामान्य इमेज सेंसर के पिक्सेल आकार से काफी बड़ा होता है, आमतौर पर लगभग 100um।

4. नियंत्रण इकाई

कैमरे की इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई द्वारा उत्पन्न प्रकाश तरंगों का क्रम चिप के इलेक्ट्रॉनिक शटर के खुलने/बंद होने के साथ सटीक रूप से सिंक्रनाइज़ होता है। यह सेंसर आवेशों का पठन और रूपांतरण करता है और उन्हें विश्लेषण इकाई और डेटा इंटरफ़ेस तक पहुंचाता है।

5. कंप्यूटिंग इकाई

यह कंप्यूटिंग यूनिट सटीक डेप्थ मैप रिकॉर्ड कर सकती है। डेप्थ मैप आमतौर पर एक ग्रेस्केल इमेज होती है, जिसमें प्रत्येक मान प्रकाश-परावर्तित सतह और कैमरे के बीच की दूरी को दर्शाता है। बेहतर परिणाम प्राप्त करने के लिए, आमतौर पर डेटा कैलिब्रेशन किया जाता है।

टीओएफ दूरी को कैसे मापता है?

प्रकाश स्रोत को आमतौर पर वर्ग तरंग पल्स द्वारा मॉड्यूलेट किया जाता है, क्योंकि डिजिटल सर्किट के साथ इसे लागू करना अपेक्षाकृत आसान होता है। डेप्थ कैमरे का प्रत्येक पिक्सेल एक फोटोसेंसिटिव इकाई (जैसे कि फोटोडायोड) से बना होता है, जो आपतित प्रकाश को विद्युत धारा में परिवर्तित कर सकता है। यह फोटोसेंसिटिव इकाई कई उच्च-आवृत्ति स्विचों (नीचे दिए गए चित्र में G1, G2) से जुड़ी होती है, जो धारा को विभिन्न कैपेसिटर (नीचे दिए गए चित्र में S1, S2) में प्रवाहित करती है, जिनमें आवेश संग्रहित किए जा सकते हैं।

कैमरे पर लगा एक नियंत्रण इकाई प्रकाश स्रोत को चालू और बंद करता है, जिससे प्रकाश की एक किरण निकलती है। उसी समय, नियंत्रण इकाई चिप पर लगे इलेक्ट्रॉनिक शटर को खोलती और बंद करती है। आवेश S₀इस प्रकार प्रकाश स्पंदन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा प्रकाश संवेदनशील तत्व पर संग्रहित हो जाती है।

फिर, नियंत्रण इकाई प्रकाश स्रोत को दूसरी बार चालू और बंद करती है। इस बार शटर बाद में खुलता है, उस समय जब प्रकाश स्रोत बंद होता है। चार्ज S₁अब उत्पन्न हुई ऊर्जा भी प्रकाश संवेदनशील तत्व पर संग्रहित हो जाती है।

प्रकाश की एक किरण की अवधि बहुत कम होने के कारण, निर्धारित समय तक पहुंचने तक यह प्रक्रिया हजारों बार दोहराई जाती है। फिर प्रकाश सेंसर में दर्ज मानों को पढ़ा जाता है और इन मानों से वास्तविक दूरी की गणना की जा सकती है।

ध्यान दें कि प्रकाश की गति c है, t_pS प्रकाश स्पंदन की अवधि है।₀यह पहले वाले शटर द्वारा एकत्रित आवेश को दर्शाता है, और S₁यदि d विलंबित शटर द्वारा एकत्रित आवेश को दर्शाता है, तो दूरी d की गणना निम्नलिखित सूत्र द्वारा की जा सकती है:

सबसे छोटी मापनीय दूरी तब होती है जब पहले शटर अवधि के दौरान सारा आवेश S0 में एकत्रित हो जाता है और विलंबित शटर अवधि के दौरान S1 में कोई आवेश एकत्रित नहीं होता है, यानी S1 = 0। सूत्र में मान रखने पर न्यूनतम मापनीय दूरी d=0 प्राप्त होती है।

सबसे बड़ी मापनीय दूरी वह है जहाँ सारा आवेश S1 में एकत्रित हो जाता है और S0 में कोई आवेश एकत्रित नहीं होता। इस प्रकार सूत्र से d = 0.5 x c × tp प्राप्त होता है। अतः अधिकतम मापनीय दूरी प्रकाश पल्स की चौड़ाई द्वारा निर्धारित होती है। उदाहरण के लिए, यदि tp = 50 ns है, तो उपरोक्त सूत्र में मान रखने पर अधिकतम मापनीय दूरी d = 7.5 मीटर प्राप्त होती है।

हार्डवेयर डिज़ाइन और उत्पाद विशेषताएँ

दुनिया के सबसे उन्नत टीओएफ हार्डवेयर समाधान को अपनाएं; क्लास I सुरक्षित लेजर, उच्च पिक्सेल रिज़ॉल्यूशन, औद्योगिक-ग्रेड कैमरा, छोटा आकार, इनडोर और आउटडोर लंबी दूरी की गहराई की जानकारी एकत्र करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

छवि प्रसंस्करण एल्गोरिदम

विश्व के अग्रणी इमेज प्रोसेसिंग और विश्लेषण एल्गोरिदम का उपयोग करते हुए, इसमें मजबूत प्रोसेसिंग क्षमता है, कम सीपीयू संसाधनों का उपयोग होता है, उच्च सटीकता और अच्छी अनुकूलता है।

आवेदन

डिजिटल औद्योगिक कैमरे मुख्य रूप से फैक्ट्री स्वचालन, AGV नेविगेशन, अंतरिक्ष मापन, बुद्धिमान यातायात और परिवहन (ITS), और चिकित्सा एवं जीवन विज्ञान में उपयोग किए जाते हैं। हमारे एरिया स्कैन, लाइन स्कैन और नेटवर्क कैमरे वस्तु की स्थिति और अभिविन्यास मापन, रोगी की गतिविधि और स्थिति निगरानी, ​​चेहरे की पहचान, यातायात निगरानी, ​​इलेक्ट्रॉनिक और सेमीकंडक्टर निरीक्षण, लोगों की गिनती और कतार मापन तथा अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

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